{"id":"chemia-2022-maj-matura-rozszerzona/zad/8.1","paper_id":"chemia-2022-maj-matura-rozszerzona","number":"8.1","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2022,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 8.1. (0-1)\nRozstrzygnij, czy substancją A może być kwas solny o stężeniu 10 % masowych.\nUzasadnij swoją odpowiedź. W uzasadnieniu odwołaj się do właściwości miedzi\ni kwasu solnego.\nRozstrzygnięcie:\nUzasadnienie:","answer":null,"answer_text":"Zadanie 8.1. (0-1)\nWymaganie ogólne\nWymaganie szczegółowe\nI. Wykorzystanie i tworzenie informacji.\nII. Rozumowanie i zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania problemów.\nIII. Opanowanie czynności praktycznych.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n7. Metale. Zdający:\n1) opisuje podstawowe właściwości fizyczne\nmetali […];\n5) przewiduje kierunek przebiegu reakcji\nmetali z kwasami […] na podstawie danych\nzawartych w szeregu napięciowym metali.\n8. Niemetale. Zdający:\n11) opisuje typowe właściwości chemiczne\nkwasów […]; planuje […] odpowiednie\ndoświadczenia (formułuje […] wnioski) […].\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne rozstrzygnięcie i poprawne uzasadnienie odwołujące się do właściwości\nmiedzi i właściwości kwasu solnego.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nPrzykładowe rozwiązania\nRozstrzygnięcie: nie\nUzasadnienie, np.:\nW części dotyczącej miedzi:\nW części dotyczącej kwasu solnego:\njest metalem szlachetnym\nALBO\nznajduje się w szeregu elektrochemicznym\nza/pod wodorem\nALBO\nstandardowy potencjał redukcji układu\nCu2+/Cu jest wyższy niż układu H+/H2\nALBO\nma dodatni standardowy potencjał redukcji\nALBO\nnie wypiera wodoru z kwasów.\nkwas solny jest kwasem nieutleniającym\nALBO\nanion chlorkowy nie ma właściwości\nutleniających.\nUwaga: Odpowiedź, w której zdający stwierdza, że miedź nie reaguje z kwasem solnym, nie\njest uzasadnieniem, ale powtórzeniem rozstrzygnięcia.\nZasady oceniania rozwiązań zadań","solution":"## Poprawna odpowiedź: NIE - substancja A nie może być kwasem solnym o stężeniu 10% masowych.\n\n## Sposób 1 - Porównanie potencjałów standardowych redukcji\n\n**Kluczowe pytanie:** Czy miedź może reagować z kwasem solnym?\n\n**Krok 1 - Co utlenia metal w kwasie?**\n\nW roztworze kwasu solnego utleniaczem są jony wodoru \\(\\ce{H+}\\). Żeby miedź reagowała z HCl, musiałaby zajść reakcja:\n\n\\[\\ce{Cu + 2HCl -> CuCl2 + H2 ^}\\]\n\nczyli miedź musiałaby być utleniona przez \\(\\ce{H+}\\).\n\n**Krok 2 - Sprawdzamy potencjały standardowe redukcji (karta wzorów, str. 12):**\n\n\\[E°(\\ce{Cu^{2+}/Cu}) = +0{,}342 \\text{ V}\\]\n\\[E°(\\ce{2H+/H2}) = 0{,}000 \\text{ V}\\]\n\n**Krok 3 - Wniosek z potencjałów:**\n\nReakcja redoks zachodzi samorzutnie, gdy utleniacz ma **wyższy** potencjał redukcji niż reduktor. Tu:\n\n\\[E°(\\ce{Cu^{2+}/Cu}) = +0{,}342 \\text{ V} > E°(\\ce{2H+/H2}) = 0{,}000 \\text{ V}\\]\n\nMiedź ma **wyższy** potencjał od układu \\(\\ce{H+/H2}\\) - oznacza to, że \\(\\ce{Cu}\\) jest słabszym reduktorem niż \\(\\ce{H2}\\). Jony \\(\\ce{H+}\\) **nie są wystarczająco silnym utleniaczem**, żeby utlenić miedź.\n\n**Wynik: Reakcja \\(\\ce{Cu + 2HCl -> CuCl2 + H2}\\) nie zachodzi samorzutnie.**\n\n## Sposób 2 - Szereg elektrochemiczny (jakościowy)\n\nMiedź leży **poniżej wodoru** w szeregu aktywności metali (szereg elektrochemiczny). Zasada jest prosta:\n\n> Metal reaguje z kwasem nieutleniającym (np. HCl, rozcieńczony \\(\\ce{H2SO4}\\)) tylko wtedy, gdy w szeregu elektrochemicznym stoi **powyżej wodoru** (ma ujemny potencjał standardowy).\n\nMetale powyżej wodoru (np. \\(\\ce{Zn}\\), \\(\\ce{Fe}\\), \\(\\ce{Mg}\\)): **reagują** z HCl, wydzielając \\(\\ce{H2}\\).\n\nMiedź (\\(E° = +0{,}342 \\text{ V}\\)): leży poniżej wodoru → **nie reaguje** z rozcieńczonym HCl.\n\n**Weryfikacja:** Gdyby miedź reagowała z HCl, elektrony płynęłyby od Cu do \\(\\ce{H+}\\). Ale układ preferuje stan o niższej energii - tu korzystniejsze jest, żeby \\(\\ce{Cu}\\) pozostała w formie metalicznej. Reakcja odwrotna (\\(\\ce{H2 + CuCl2 -> Cu + 2HCl}\\)) jest termodynamicznie możliwa - co potwierdza, że żądana reakcja nie zachodzi.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 12 - Potencjał standardowy redukcji:**\n\n\\[E°(\\ce{Cu^{2+} + 2e- -> Cu}) = +0{,}342 \\text{ V}\\]\n\\[E°(\\ce{2H+ + 2e- -> H2}) = 0{,}000 \\text{ V}\\]\n\nUżyliśmy tych wartości do rozstrzygnięcia, czy jony \\(\\ce{H+}\\) z HCl mogą utlenić miedź. Ponieważ \\(E°(\\ce{Cu^{2+}/Cu}) > E°(\\ce{H+/H2})\\), reakcja nie zachodzi samorzutnie.\n\n## Typowe pułapki i uwaga\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Miedź reaguje z kwasami **utleniającymi** (stężony \\(\\ce{H2SO4}\\), \\(\\ce{HNO3}\\) - rozcieńczony lub stężony), ale **nie z kwasem solnym**! HCl jest kwasem nieutleniającym - jego jedynym utleniaczem jest \\(\\ce{H+}\\), a to za słabo, żeby pokonać miedź.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie mylić miedzi z cynkiem czy żelazem! \\(\\ce{Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2}\\) zachodzi, bo cynk jest powyżej wodoru w szeregu. Dla miedzi to nie działa.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Stężenie 10% masowych nie zmienia jakościowego wniosku. Nawet stężony HCl nie reaguje z miedzią - problem nie leży w stężeniu, lecz w termodynamice (niesprzyjające potencjały).\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**Za co punkty (0-1):**\n- **1 pkt** - poprawne rozstrzygnięcie ORAZ uzasadnienie odwołujące się do właściwości miedzi i właściwości kwasu solnego.\n- **0 pkt** - odpowiedź błędna albo brak.\n\n**Klucz CKE:** Rozstrzygnięcie: **nie**. W części o miedzi (np.): metal szlachetny / w szeregu elektrochemicznym za wodorem / dodatni standardowy potencjał redukcji \\(\\ce{Cu^2+}/\\ce{Cu}\\) / nie wypiera wodoru z kwasów. W części o kwasie solnym: kwas nieutleniający / anion chlorkowy nie ma właściwości utleniających. **Uwaga CKE:** samo \"miedź nie reaguje z kwasem solnym\" to powtórzenie rozstrzygnięcia, nie uzasadnienie.","image":"img/chemia-2022-maj-matura-rozszerzona/zad-8.1.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":7,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2022 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 8.1. (0-1)
Rozstrzygnij, czy substancją A może być kwas solny o stężeniu 10 % masowych.
Uzasadnij swoją odpowiedź. W uzasadnieniu odwołaj się do właściwości miedzi
i kwasu solnego.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:

","answer_text_html":"

Zadanie 8.1. (0-1)
Wymaganie ogólne
Wymaganie szczegółowe
I. Wykorzystanie i tworzenie informacji.
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej
wiedzy do rozwiązywania problemów.
III. Opanowanie czynności praktycznych.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n
  1. Metale. Zdający:
  2. opisuje podstawowe właściwości fizyczne
\n

metali […];

\n
  1. przewiduje kierunek przebiegu reakcji
\n

metali z kwasami […] na podstawie danych
zawartych w szeregu napięciowym metali.

\n
  1. Niemetale. Zdający:
  2. opisuje typowe właściwości chemiczne
\n

kwasów […]; planuje […] odpowiednie
doświadczenia (formułuje […] wnioski) […].
Zasady oceniania
1 pkt - poprawne rozstrzygnięcie i poprawne uzasadnienie odwołujące się do właściwości
miedzi i właściwości kwasu solnego.
0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
Rozstrzygnięcie: nie
Uzasadnienie, np.:
W części dotyczącej miedzi:
W części dotyczącej kwasu solnego:
jest metalem szlachetnym
ALBO
znajduje się w szeregu elektrochemicznym
za/pod wodorem
ALBO
standardowy potencjał redukcji układu
Cu2+/Cu jest wyższy niż układu H+/H2
ALBO
ma dodatni standardowy potencjał redukcji
ALBO
nie wypiera wodoru z kwasów.
kwas solny jest kwasem nieutleniającym
ALBO
anion chlorkowy nie ma właściwości
utleniających.
Uwaga: Odpowiedź, w której zdający stwierdza, że miedź nie reaguje z kwasem solnym, nie
jest uzasadnieniem, ale powtórzeniem rozstrzygnięcia.
Zasady oceniania rozwiązań zadań

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź: NIE - substancja A nie może być kwasem solnym o stężeniu 10% masowych.

\n

Sposób 1 - Porównanie potencjałów standardowych redukcji

\n

Kluczowe pytanie: Czy miedź może reagować z kwasem solnym?

\n

Krok 1 - Co utlenia metal w kwasie?

\n

W roztworze kwasu solnego utleniaczem są jony wodoru \\(\\ce{H+}\\). Żeby miedź reagowała z HCl, musiałaby zajść reakcja:

\n

\\[\\ce{Cu + 2HCl -> CuCl2 + H2 ^}\\]

\n

czyli miedź musiałaby być utleniona przez \\(\\ce{H+}\\).

\n

Krok 2 - Sprawdzamy potencjały standardowe redukcji (karta wzorów, str. 12):

\n

\\[E°(\\ce{Cu^{2+}/Cu}) = +0{,}342 \\text{ V}\\]
\\[E°(\\ce{2H+/H2}) = 0{,}000 \\text{ V}\\]

\n

Krok 3 - Wniosek z potencjałów:

\n

Reakcja redoks zachodzi samorzutnie, gdy utleniacz ma wyższy potencjał redukcji niż reduktor. Tu:

\n

\\[E°(\\ce{Cu^{2+}/Cu}) = +0{,}342 \\text{ V} > E°(\\ce{2H+/H2}) = 0{,}000 \\text{ V}\\]

\n

Miedź ma wyższy potencjał od układu \\(\\ce{H+/H2}\\) - oznacza to, że \\(\\ce{Cu}\\) jest słabszym reduktorem niż \\(\\ce{H2}\\). Jony \\(\\ce{H+}\\) nie są wystarczająco silnym utleniaczem, żeby utlenić miedź.

\n

Wynik: Reakcja \\(\\ce{Cu + 2HCl -> CuCl2 + H2}\\) nie zachodzi samorzutnie.

\n

Sposób 2 - Szereg elektrochemiczny (jakościowy)

\n

Miedź leży poniżej wodoru w szeregu aktywności metali (szereg elektrochemiczny). Zasada jest prosta:

\n
Metal reaguje z kwasem nieutleniającym (np. HCl, rozcieńczony \\(\\ce{H2SO4}\\)) tylko wtedy, gdy w szeregu elektrochemicznym stoi powyżej wodoru (ma ujemny potencjał standardowy).
\n

Metale powyżej wodoru (np. \\(\\ce{Zn}\\), \\(\\ce{Fe}\\), \\(\\ce{Mg}\\)): reagują z HCl, wydzielając \\(\\ce{H2}\\).

\n

Miedź (\\(E° = +0{,}342 \\text{ V}\\)): leży poniżej wodoru → nie reaguje z rozcieńczonym HCl.

\n

Weryfikacja: Gdyby miedź reagowała z HCl, elektrony płynęłyby od Cu do \\(\\ce{H+}\\). Ale układ preferuje stan o niższej energii - tu korzystniejsze jest, żeby \\(\\ce{Cu}\\) pozostała w formie metalicznej. Reakcja odwrotna (\\(\\ce{H2 + CuCl2 -> Cu + 2HCl}\\)) jest termodynamicznie możliwa - co potwierdza, że żądana reakcja nie zachodzi.

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 12 - Potencjał standardowy redukcji:

\n

\\[E°(\\ce{Cu^{2+} + 2e- -> Cu}) = +0{,}342 \\text{ V}\\]
\\[E°(\\ce{2H+ + 2e- -> H2}) = 0{,}000 \\text{ V}\\]

\n

Użyliśmy tych wartości do rozstrzygnięcia, czy jony \\(\\ce{H+}\\) z HCl mogą utlenić miedź. Ponieważ \\(E°(\\ce{Cu^{2+}/Cu}) > E°(\\ce{H+/H2})\\), reakcja nie zachodzi samorzutnie.

\n

Typowe pułapki i uwaga

\n
⚠️ Uwaga: Miedź reaguje z kwasami utleniającymi (stężony \\(\\ce{H2SO4}\\), \\(\\ce{HNO3}\\) - rozcieńczony lub stężony), ale nie z kwasem solnym! HCl jest kwasem nieutleniającym - jego jedynym utleniaczem jest \\(\\ce{H+}\\), a to za słabo, żeby pokonać miedź.
\n
⚠️ Uwaga: Nie mylić miedzi z cynkiem czy żelazem! \\(\\ce{Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2}\\) zachodzi, bo cynk jest powyżej wodoru w szeregu. Dla miedzi to nie działa.
\n
⚠️ Uwaga: Stężenie 10% masowych nie zmienia jakościowego wniosku. Nawet stężony HCl nie reaguje z miedzią - problem nie leży w stężeniu, lecz w termodynamice (niesprzyjające potencjały).
\n

Schemat oceniania CKE

\n

Za co punkty (0-1):

\n\n

Klucz CKE: Rozstrzygnięcie: nie. W części o miedzi (np.): metal szlachetny / w szeregu elektrochemicznym za wodorem / dodatni standardowy potencjał redukcji \\(\\ce{Cu^2+}/\\ce{Cu}\\) / nie wypiera wodoru z kwasów. W części o kwasie solnym: kwas nieutleniający / anion chlorkowy nie ma właściwości utleniających. Uwaga CKE: samo "miedź nie reaguje z kwasem solnym" to powtórzenie rozstrzygnięcia, nie uzasadnienie.

"}]}